具身認(rèn)知視域下兒童產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)研究

單煒嘉 姜霖

（南京理工大學(xué),江蘇南京 210094）

伴隨著三胎政策的開放與社會(huì)水平的不斷改善，兒童在社會(huì)上的比重逐步上升，兒童教育的受重視程度也在不斷提高。3～10歲是每一個(gè)人至關(guān)重要的啟蒙階段，在該階段的兒童每天都會(huì)認(rèn)識(shí)新的事物、接受新的環(huán)境，與外界建立聯(lián)系，并逐步擴(kuò)展自己的認(rèn)知。具身認(rèn)知在兒童的成長(zhǎng)過程中具有潛移默化的作用，兒童習(xí)慣性的依靠本能探索世界，以身體去感受外界環(huán)境并獲取認(rèn)知。本文以此為基礎(chǔ)，將具身認(rèn)知理論與兒童自身發(fā)展特性相融合，并進(jìn)一步引入到兒童交互設(shè)計(jì)之中，以積極探索更加合理、自然的交互方式。

一、具身認(rèn)知相關(guān)概述

（一）具身認(rèn)知理論綜述

具身認(rèn)知(Embodied cognition，EC)在認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域中用來描述認(rèn)知科學(xué)中的一類理論。其強(qiáng)調(diào)了人通過自身身體與環(huán)境交互所獲得的感覺運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的重要性，以及獲取的概念性知識(shí)[1]。與古典認(rèn)知理論相反，古典認(rèn)知理論認(rèn)為認(rèn)知是來源于抽象和模態(tài)符號(hào)的加工。而具身認(rèn)知理論則認(rèn)為人的身體是理解世界的基礎(chǔ)。直接的感覺與運(yùn)動(dòng)的相互作用對(duì)于獲取知識(shí)和發(fā)展認(rèn)知能力至關(guān)重要[2]。其一定程度上強(qiáng)調(diào)了認(rèn)知所產(chǎn)生的具身性與情境性，結(jié)合兒童所處的獨(dú)特發(fā)展?fàn)顟B(tài)，對(duì)開創(chuàng)兒童交互產(chǎn)品提供了新興視域。

（二）相關(guān)研究現(xiàn)狀

21世紀(jì)以來，我國(guó)在具身認(rèn)知的淵源、特征、應(yīng)用等各個(gè)方面展開了廣泛的研究。以CNKI數(shù)據(jù)庫為例進(jìn)行分析，使用關(guān)鍵詞“具身認(rèn)知”“兒童用戶”進(jìn)行搜索，提取出148條相關(guān)的中文文獻(xiàn)。通過CiteSpace文獻(xiàn)分析，在關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析的基礎(chǔ)上合并其中的同義詞，用可視化圖譜表示各詞之間的聯(lián)系。根據(jù)關(guān)鍵詞之間的相關(guān)聯(lián)系，以“具身認(rèn)知”為中心四向擴(kuò)散，共現(xiàn)連線越深，其相關(guān)性越高，“具身學(xué)習(xí)”“多通道感知”等相較顯著皆為近幾年研究熱點(diǎn)詞匯。同時(shí)在統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，相關(guān)文章數(shù)量總體呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，其研究熱點(diǎn)也在由“社會(huì)認(rèn)知”轉(zhuǎn)向了“兒童教育”。

由此可見，兒童用戶的具身認(rèn)知研究有著廣闊的發(fā)展?jié)摿?，吸引著更多的研究者探索?duì)交互情境的打造和對(duì)身體活動(dòng)的認(rèn)知。經(jīng)初步的桌面調(diào)研發(fā)現(xiàn)，就目前的兒童產(chǎn)品而言，基本上是以智能玩具、繪本書籍、教育學(xué)習(xí)類軟件等形式存在，致力于積極開發(fā)兒童智力、創(chuàng)造力。但大部分產(chǎn)品功能形式單一，忽略了家長(zhǎng)、兒童以及產(chǎn)品之間的互動(dòng)意義。而且大部分的兒童智能產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，無法跨越低層技術(shù)壁壘以提升開發(fā)門檻，在功能創(chuàng)新與設(shè)計(jì)上有待進(jìn)一步發(fā)展。

二、構(gòu)建具身認(rèn)知交互模型

在認(rèn)知心理學(xué)有兩種主流觀點(diǎn)，分為信息加工和聯(lián)結(jié)主義[3]，其中信息加工主義在兒童認(rèn)知領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。感受器與效應(yīng)器則作為信息傳輸?shù)闹饕到y(tǒng)。感受器作為信息接受組織，主要指聽覺、視覺、嗅覺、觸覺等感官系統(tǒng)，負(fù)責(zé)接受外界環(huán)境下的刺激信息；效應(yīng)器作為信息輸出的主要組織，指對(duì)中樞神經(jīng)指令能夠做出表情、語言、動(dòng)作等反應(yīng)的器官、腺體、肌肉。而具身認(rèn)知理論則反對(duì)此種計(jì)算，其認(rèn)為認(rèn)知的形成直接來源于身體與外界環(huán)境的交互，身體、認(rèn)知、環(huán)境是統(tǒng)一整體[4]。其本質(zhì)便是人與環(huán)境的交流互動(dòng)，人這個(gè)主體在后天環(huán)境潛移默化的影響下獲得認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)。具身認(rèn)知理論的重點(diǎn)在于感覺、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的分析，更關(guān)注于交互過程本身，強(qiáng)調(diào)交互系統(tǒng)的整體與直接。交互設(shè)計(jì)則旨在通過深入挖掘用戶需求，構(gòu)建用戶與產(chǎn)品間和諧自然的關(guān)系。結(jié)合具身認(rèn)知理論，依據(jù)人“體認(rèn)”世界的方式，用戶與產(chǎn)品間應(yīng)形成自然的信息輸入和輸出模式，巧妙將產(chǎn)品信息搭載于信息傳輸之中，一定程度上能夠減少了人與產(chǎn)品間的認(rèn)知負(fù)荷。

三、兒童的具身認(rèn)知特性

0～15歲的少年兒童正處于快速的發(fā)展時(shí)期，不同的年齡階段心理感知也存在差異。兒童2歲便跨越了感知運(yùn)動(dòng)階段，自發(fā)地去了解周身環(huán)境探索未知世界，經(jīng)常表現(xiàn)出模仿、游戲、意想等表征形式。結(jié)合具身認(rèn)知交互模型，兒童對(duì)世界的認(rèn)知主要來源于與外界環(huán)境互動(dòng)時(shí)的所感所知[5]。本文將以2～12歲的兒童作為研究對(duì)象，進(jìn)一步分析兒童感知、運(yùn)動(dòng)以及認(rèn)知發(fā)展的表征特性（如文末表1）。

兒童在2～12歲的發(fā)展具有一定的漸進(jìn)性，在不同階段雖有所差異但整體上兒童的感知認(rèn)知與運(yùn)動(dòng)是直接且具體的。面向?qū)W齡期兒童的產(chǎn)品可通過物體的大小、重量、材質(zhì)的軟硬程度等屬性刺激兒童觸覺感知；通過調(diào)和色彩的飽和度、明度、對(duì)比度以及色彩搭配刺激兒童視覺感知；通過模擬常見事物的聲音刺激兒童聽覺感知等。在具體運(yùn)算階段，兒童年齡逐步增長(zhǎng)，所接受與認(rèn)知的范圍也在進(jìn)一步擴(kuò)大。音樂、書寫、算數(shù)、繪畫以及事物的簡(jiǎn)單規(guī)律等腦力活動(dòng)，逐步成為兒童接觸的主體?？赏ㄟ^趣味的圖像交互、音效模擬、肢體觸碰等技術(shù)手段促進(jìn)兒童積極發(fā)展。

四、基于具身認(rèn)知理論的兒童產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

（一）交互程度簡(jiǎn)易

由于兒童自身發(fā)展的特殊性，具身認(rèn)知在兒童的不同發(fā)展時(shí)期存在一定的漸進(jìn)性、不成熟性。6歲左右的兒童視聽觸覺敏感度已趨近成熟，外界環(huán)境的變化基本可以敏銳的捕捉到[6]。其不成熟性則主要體現(xiàn)在注意力不易集中、肌肉控制能力不強(qiáng)、記憶理解能力較弱、耐力有限等方面。所以在兒童產(chǎn)品的交互設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用相對(duì)簡(jiǎn)單操作形式，層級(jí)關(guān)系簡(jiǎn)單明了，主要功能顯而易見，減低兒童認(rèn)知負(fù)荷的同時(shí)提升使用體驗(yàn)，達(dá)到實(shí)用、易用的效果。

（二）多感官、多通道的交互形式

多感官、多通道的交互形式不僅可以有效打破單一交互模式所帶來的交互束縛，還可以豐富兒童感官與運(yùn)動(dòng)刺激，是提升交互效率的最佳途徑。多種通道的作用交織在一定程度上使兒童更易達(dá)到自然的人機(jī)交互狀態(tài)[7]，對(duì)發(fā)展期兒童就有顯著的積極意義。

視覺感官方面，高飽和的顏色更容易抓住兒童眼球。對(duì)于年齡較大的、立體視覺發(fā)育良好的兒童，可考慮開放式立體化的兒童產(chǎn)品以激發(fā)兒童想象力與空間智力能力。聽覺通道具有全向特性。產(chǎn)品可將聲音與視覺、觸覺感知相結(jié)合，幫助兒童認(rèn)識(shí)了解日常事物，也可以利用聽覺反饋進(jìn)行具身判斷。觸覺的效應(yīng)器主要為皮膚——人體最大的器官，因此觸覺感官系統(tǒng)也最為復(fù)雜[8]。產(chǎn)品豐富的材質(zhì)與肌理能夠提供更多的觸覺刺激。不同時(shí)長(zhǎng)和頻率的振動(dòng)也能夠給予兒童刺激反饋。動(dòng)覺感官方面，兒童交互產(chǎn)品的互動(dòng)性應(yīng)貫穿設(shè)計(jì)的始終，配合多重交互技術(shù)來增強(qiáng)產(chǎn)品的趣味性。

（三）交互行為游戲自然化

適度的游戲能夠巧妙的平衡身體與大腦的機(jī)能，開展認(rèn)知活動(dòng)[9]。游戲的再創(chuàng)造性能夠?yàn)閮和峁┒喾N可能，進(jìn)而促進(jìn)兒童深入探索的積極性。交互行為的游戲自然化需要尊重兒童的行為特征與偏好，且應(yīng)在無形中引導(dǎo)兒童積極互動(dòng)學(xué)習(xí)，以實(shí)現(xiàn)益智娛樂的目的。

五、具身認(rèn)知視角下兒童產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)實(shí)踐

（一）設(shè)計(jì)定位

產(chǎn)品的交互行為本質(zhì)上是一種探索性的嘗試行為。兒童通過與產(chǎn)品的交互接觸獲得感官刺激與身心體驗(yàn)，其整體特性與具身認(rèn)知理論一致[10]。由于兒童尚未形成成熟的心智模型與抽象的邏輯思維，需要通過與外界環(huán)境的交互來獲得經(jīng)驗(yàn)與意識(shí)。因此在兒童交互產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)互動(dòng)性與體驗(yàn)感，盡可能滿足兒童的具身交互需求。在傳統(tǒng)的閱讀故事中，兒童僅是單向的接受信息，難免會(huì)產(chǎn)生注意力不集中，枯燥乏味等問題，并且在故事結(jié)束后兒童的所感所想無處分享，缺少一個(gè)能夠交流溝通的平臺(tái)。故事與兒童、父母的交互方式也較為呆板，缺少互動(dòng)性與趣味性。如何設(shè)定趣味的交互方式、拓展產(chǎn)品功能凸顯的尤為重要。

產(chǎn)品采用游戲化的交互手段、以手勢(shì)動(dòng)作為主要行為活動(dòng)方式、以多感官多通道為主導(dǎo)激發(fā)兒童具身認(rèn)知特性。巧妙地設(shè)置故事主體、創(chuàng)設(shè)故事情境，在故事講授中穿插具有認(rèn)知性與教學(xué)意義的聽覺、視覺、觸覺等多感官訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)、娛樂、教育等功能。

（二）設(shè)計(jì)表現(xiàn)

本設(shè)計(jì)為“童趣”——智能故事投影燈（如圖1），針對(duì)6-12歲兒童，結(jié)合兒童具身認(rèn)知特征，以故事游戲?yàn)橹饕侄?，以多感官形式及手?shì)動(dòng)作為交互活動(dòng)方式，培養(yǎng)兒童的邏輯思維能力，激發(fā)兒童創(chuàng)造力。其主要是克服環(huán)境問題創(chuàng)新了交互形式，以故事情節(jié)推動(dòng)游戲關(guān)卡，使兒童沉浸于故事之中，積極開發(fā)大腦。

圖1 智能故事投影燈效果圖

實(shí)體產(chǎn)品造型以故事情境為原型，像一架飛碟，整體造型圓潤(rùn)可愛，傳達(dá)出一種“有意味的形式”。在材料上，投影燈主要采用食品級(jí)硅膠和塑料，保障安全的同時(shí)手感柔軟細(xì)膩。整體顏色選用明快的粉紅色和藍(lán)色。投影燈的使用方式主要以微投影的形式展現(xiàn)故事情節(jié)。故事講述中設(shè)置特殊關(guān)卡，兒童需協(xié)助故事角色解決困難才可解鎖下一情景。投影燈實(shí)體端提供故事微投影與音效，烘托睡前故事氛圍并以手影互動(dòng)的形式吸引兒童注意力，使兒童更沉浸于故事情節(jié)，與故事角色一同解決問題。其手影識(shí)別主要應(yīng)用手勢(shì)識(shí)別技術(shù)，依據(jù)具體故事編碼解鎖手勢(shì)，根據(jù)紅外探頭確定手部運(yùn)動(dòng)的三維位置以進(jìn)行判斷，輔助識(shí)別，提供沉浸式故事體驗(yàn)與趣味交互。同時(shí)，投影燈記錄下兒童參與互動(dòng)的視頻，結(jié)合APP端進(jìn)行互動(dòng)分享。

“童趣”APP作為兒童奇思妙想世界的大門，為兒童提供了一個(gè)可以自由創(chuàng)作的平臺(tái)。APP內(nèi)的創(chuàng)作單元將故事依據(jù)環(huán)境、角色、活動(dòng)分為三個(gè)模塊，引導(dǎo)兒童參與故事創(chuàng)作，并以動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)與模擬音效的形式多維展示故事元素，聯(lián)覺開發(fā)兒童感官。例如選擇“火箭”圖標(biāo)時(shí)，展示畫布呈現(xiàn)火箭在空中飛躍的動(dòng)態(tài)畫面并配以火箭飛行的聲效。APP根據(jù)兒童的選擇配和后端數(shù)據(jù)計(jì)算，模擬故事發(fā)展并推薦后續(xù)可能發(fā)生的故事元素，以幫助兒童創(chuàng)作完整故事，無形中降低操作難度與學(xué)習(xí)成本。

結(jié)語

本文對(duì)具身認(rèn)知視域下兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步分析，結(jié)合兒童自身發(fā)展特性，構(gòu)建出具身認(rèn)知的交互模型，對(duì)于探索數(shù)字時(shí)代下兒童交互設(shè)計(jì)具有一定的積極意義。在兒童產(chǎn)品的交互設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮簡(jiǎn)易的交互模式，多感官、多通道的交互形式以及兒童在使用產(chǎn)品時(shí)交互行為的自然化、游戲化，從而營(yíng)造一個(gè)自然流暢的交互環(huán)境，幫助兒童健康發(fā)展。此外，本文對(duì)兒童產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)的研究與設(shè)計(jì)實(shí)踐存在一些不足之處，未來有待進(jìn)一步探索。

附表：

表1 2～12歲兒童感知、運(yùn)動(dòng)及認(rèn)知發(fā)展特征